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degree of mineral liberation
礦物學定義
礦物分選的目的,是為了有效地富集并回收其中的有用礦物,為此,首先必須經由破碎、磨礦使所含礦物(特別是有用礦物和脈石礦石)相互解離。塊體礦石碎、磨成粉末狀顆粒產品后,其中的顆粒,有的僅含有1種(或在分選作用中同時回收的幾種)礦物;有的則是有用礦物與脈石礦物共存。前者稱之為已從礦石中解離出的單體(顆粒),后者叫做礦物的連生體(顆粒)。在破碎、磨礦過程中,礦石中的礦物解離為單體顆粒的程度是礦物解離分析的主要研究內容。產物中某種礦物的單體含量(fa)與該礦物總含量(fa+La)比值的百分數(shù),稱之為所求礦物的解離度。
表示方法
式中:Fa——礦石碎、磨產品中某種礦物的單體解離度;
fa——礦石碎、磨產品中某種礦物的單體含量;
La——礦石碎、磨產品中某種礦物在其自身連生體中的含量。
若由分級產品求全試樣的礦物解離度,則以各粒級的產率、該礦物質量與解離度的積相加求得,即
式中r、w和f分別為各粒級的產率、該礦物的質量和解離度。
礦物解離分析
礦物解離是將礦石經過破碎、磨礦分離成單一礦物的顆粒(礦物單體)的過程。從磨礦節(jié)能和分選效果考慮,為避免磨得過細,增加分選難度,并不要求全部礦物都達到解離,只要求大部分礦物達到解離,即85%以上的目的礦物形成適于分選的單體礦物,以及少部分未完全解離的兩種或多種礦物連生的礦物連生體。礦物解離分析(liberation analysis of minerals)就是研究礦石破碎、磨礦的產品和分選過程的各階段產品中,有用礦物和脈石解離成單體的程度(即礦物解離度),及礦物連生體的連生特征(即連生礦物種類、比例、大小、連生類型以及連生邊界性質等)。 1939年美國高登(A.M.Gaudin)首先對礦物解離進行了研究,已有相關研究對其工作進行了補充研究。到1964年以威格爾(R. L.Wiegel)為首的歐美學者,繼續(xù)對礦物解離作了深入的研究;與此同時,中國程希翱對礦物解離與連生體特征進行了研究;1980年以后此項研究日趨活躍。這些研究可概括為完善測定方法、數(shù)據(jù)的主體校正、建立數(shù)學模型和選擇性解離四個方面:
(1)在測定方法方面,完善了以顯微鏡為主的礦物學方法和礦物分離法,還應用了現(xiàn)代測試技術,特別是自動圖像分析、掃描電鏡和電子探針; (2)在測定數(shù)據(jù)的立體校正方面,一種趨向是根據(jù)二元球體模型和體視學理論,對礦物系統(tǒng)中連生體的出現(xiàn)幾率進行數(shù)學分析和計算機模擬;另一種是對實際物料采用常規(guī)顯微鏡和自動圖像分析儀進行測定,分別得出了各種立體變換系數(shù),提高了礦物解離度測定的精度; (3)在建立定量數(shù)學模型方面,根據(jù)礦石中礦物粒度、磨礦細度與礦物解離度之間的函數(shù)關系,從不同角度提出了各種礦物定量數(shù)學模型,考慮了多因素的綜合影響,以便比較客觀地預測礦物達到基本解離的磨礦細度;
(4)在選擇性解離方面、針對常規(guī)機械磨礦存在的問題,以固體物理學和破碎理論力學為基礎,應用特殊方法,如功函數(shù)法、微熱電動勢法、聲發(fā)射參數(shù)法、外電子發(fā)射法、位錯法等測定法,來研究礦物界面的表面電子結構、表面性質和強度;根據(jù)晶格位錯和缺陷可擴展為顯微斷裂的破碎機理,提出了礦物選擇性解離的概念和方法。 礦物解離分析是工藝礦物學研究的重要內容,它是確定合理的破碎和磨礦細度,進行選礦理論指標預測、評價選礦效果的重要手段,對于制訂選礦原則流程、改進工藝、提高選礦技術經濟指標起著重要的作用。
礦物解離模型
礦物解離模型(mineral liberation model)是描述礦石結構與破碎、磨礦產物粒度分布和礦物解離之間定量關系的數(shù)學表達式。
第一個研究礦物解離模型的是美國的高登(A.N.Gaudin),后有韋格爾(R.L.Weigel)和安德魯斯(J.R.Andrews)等。他們在建模時,都同時考慮了礦石的結構特性和破碎、磨礦過程,但由于把被磨礦石的結構和破碎、磨礦過程過于理想化,基本假設不符合實際,所建立的模型不能實際應用。南非的金(R.P.King)利用被磨物料結構和破碎、磨礦產物粒度分布的關系建立了礦物解離模型,其形式為
如果破碎、磨礦產物粒度分布的密度函數(shù)為P(D),則碎磨產物的礦物解離度為
式中L(D)是粒度為D的單位質量礦石中某種礦物的解離度;μ為該種礦物在未被破碎的礦石中的平均截線長度;Dμ為粒度為D的顆粒中最大截線長度;F(1)是礦石中該種礦物截線長度分布;N(1/D)是產物粒度為D的顆粒中的截線長度分布函數(shù)。關于F(1)和N(1/D)的形式,金本人和其他學者建議:
其中K為常數(shù),約等于2。
以上模型的精度如何,還有待大量的實驗工作,特別是現(xiàn)場工作的驗證。20世紀80年代以來,采用自動圖像分析儀來觀察產品的解離和連生程度,促進了礦物解離模型的研究。在將圖像中的二維信息轉變?yōu)?a class="dict" href="/azgame/yht2749252.html">三維信息以便準確測定全顆粒的性質方面,已開展了大量的工作,但尚未成熟。今后的發(fā)展將沿著兩個方向進行:一方面是建立和完善礦物解離過程的理論模型,使之用于選礦廠的模擬、設計、控制以及礦山開發(fā)的可行性研究;另一方面是繼續(xù)發(fā)展用分選結果估算解離度的方法。后者具有很大的實用價值,特別是在檢測儀表昂貴的情況下,用分選結果估算解離度對生產廠礦有更重要的意義。 礦物解離度測定
礦物解離度分析儀
礦物解離度測定(determination of mineral liberation)是測定有用礦物從礦石或選礦產品中解離成單體的程度的技術。是一種工藝礦物學研究方法。測定結果為選礦提供破碎、磨礦界限的基本參數(shù)。測定方法可分為礦物分離法和儀器測定法兩類: (1)礦物分離法包括重液分離法、重物梯度分離法、磁分離法、磁流體分離法以及選礦實驗室的分離方法等,可用于有用礦物和脈石礦物物性差較大的礦石,這些方法操作較麻煩,結果不夠準確,一般作為輔助方法使用; (2)儀器測定法包括光學顯微鏡法、自動圖像分析法、顯微輻射照相法、X射線透射投影法等,光學顯微鏡法應用廣泛;自動圖像分析法快速、精度高,最有發(fā)展前途;其他兩種方法應用范圍有限。此外,還可應用磨礦功指數(shù)法、比表面測定法、顯微熱電動勢法、中子活化法和微束測試法等,研究礦物的界面性質、結構和強度特性,以確定其解離效應。根據(jù)礦石礦物組成和礦物的工藝特性,礦物分離法和儀器測定法可聯(lián)合使用,如將礦石化學處理、分離富集、顯微鏡測定幾種方法聯(lián)合,對礦物含量低、組成復雜、粗度細的礦石較為合適,測定結果準確有效。 光學顯微鏡測定法遵循鏡下礦物定量原則,可采用顆粒法(點測法)、線測法和面測法。測定時分別統(tǒng)計測算各種礦物的單體、連生體的數(shù)量。連生體顆粒的連生比用體積百分量或分數(shù)表示,一般劃分為>3/4、3/4~2/4、2/4~1/4和1/4等四級;根據(jù)礦石及工藝要求,也可劃分更多的級別。測量后以礦物單體數(shù)量占該礦物的百分率表示,并可根據(jù)選礦工藝的需要計算各種礦物解離參數(shù),分析不同磨礦粒度分選礦物的理想指標。
在磨礦制片上測量礦物解離時,平面切割礦片中被隨機切割的連生體顆??沙尸F(xiàn)為單體顆粒,而單體永遠不能切割為連生體,其實測結果總是連生體機率偏少,解離度偏高。因而對具體礦物應有相應的連生體校正系數(shù)。尚無統(tǒng)一而有效的校正系數(shù),可暫不校正,只給出實測結果。如有校正應同時列出校正前后的結果,并列出校正公式。 當產品中礦物量大于10%時,測量礦物顆粒數(shù)應達到200顆;含量為1%~10%時,測量礦物顆粒數(shù)應達100顆;0.1%~1%時測量礦物顆粒達50顆,其測算結果的可信度可達90%以上。礦物含量小于0.1%時測量礦物顆粒較少,僅能作為半定量結果。